基于离子注入的PN结形成方法、存储介质和集成电路器件

专利名称：基于离子注入的PN结形成方法、存储介质和集成电路器件

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202411068092.7

专利申请（专利权）人：天水天光半导体有限责任公司
权利人地址：甘肃省天水市秦州区环城西路7号

专利发明（设计）人：赵旭洁,石彩红,张晓情,王逸飞,万鹏程,程丽娟

专利摘要：本申请提供一种基于离子注入的PN结形成方法、存储介质和集成电路器件，属于集成电路制造领域。该方法包括：在经过光刻后的硅衬底上确定待掺杂区域和需要掺杂的标准浓度和标准深度；通过质量分析器从杂质源B2H6中筛选出B3+；通过第一离子注入机按照对应的剂量和能量将所述B3+注入至所述待掺杂区域；将完成掺杂后的区域进行退火处理，形成初始PN结；计算所述初始PN结中的各个掺杂区域的实际浓度、实际深度与标准浓度、标准深度的误差，将误差超过误差阈值的掺杂区域作为待补偿区域；对所述待补偿区域进行B3+再次注入；对B3+再次注入后的区域进行再次退火处理，形成PN结。本申请可以提高集成电路器件制造的质量。

主权利要求：
1.一种基于离子注入的PN结形成方法，其特征在于，所述方法包括：在经过光刻后的硅衬底上确定待掺杂区域和需要掺杂的标准浓度和标准深度；
3+
通过质量分析器从杂质源B2H6中筛选出B ；
3+
通过第一离子注入机按照对应的剂量和能量将所述B 注入至所述待掺杂区域；
将完成掺杂后的区域进行退火处理，形成初始PN结；
计算所述初始PN结中的各个掺杂区域的实际浓度、实际深度与标准浓度、标准深度的误差，将误差超过误差阈值且区域面积超过第一面积阈值的掺杂区域作为待补偿区域；
3+
对所述待补偿区域进行B 再次注入，包括：根据所述待补偿区域所需注入的补偿浓度与补偿深度确定第二离子注入机对所述待补偿区域内的各个单个区域所使用的补偿剂量、补偿能量和与所述硅衬底的注入距离，检测单个区域的面积，针对面积不超过预设第二面积阈值的单个区域，通过所述第二离子注入机在处于不超过预设第二面积阈值的单个区域
3+
的距离为对应注入距离下，向所述硅衬底垂直注入所述补偿剂量和补偿能量的B ，针对面积超过预设第二面积阈值的单个区域，根据所述待补偿区域中各个位置下的补偿浓度和补偿深度计算出对应的注入角度，通过所述第二离子注入机在处于超过预设第二面积阈值的单个区域的距离为对应注入距离下，以对应的注入角度向所述硅衬底注入剂量为对应补偿
3+
剂量，且能量为对应补偿能量的B ，所述第二面积阈值大于所述第一面积阈值，所述第二离子注入机的发射剂量小于所述第一离子注入机的发射剂量；
3+
对B 再次注入后的区域进行再次退火处理，形成PN结。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过第一离子注入机按照对应的剂量
3+
和能量将所述B 注入至所述待掺杂区域，包括：根据所述标准浓度和标准深度确定注入次数和每次注入的浓度和剂量；
3+
通过第一离子注入机按照所确定的次数、浓度和剂量对所述待掺杂区域进行B 注入。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过第一离子注入机按照对应的剂量
3+
和能量将所述B 注入至所述待掺杂区域，包括：根据所述标准浓度和标准深度确定所述待掺杂区域内的每个位置的注入角度；
通过所述第一离子注入机对所述待掺杂区域内的位置按照对应的注入角度和对应的
3+
剂量和能量将所述B 注入至所述待掺杂区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第一离子注入机从所述待掺杂区域的第一端相对运动到第二端时，所述注入角度逐渐增大，且在所述第一端对应的注入角度小于90°，处于第二端的注入角度大于90°，所述注入角度为离子注入方向与硅衬底相对于所述第一离子注入机的移动方向所形成的夹角。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一离子注入机从所述待掺杂区域的第一端相对运动到第二端时，所发射出来的剂量和能量保持恒定。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取历史待补偿区域的区域位置和待补偿浓度；
基于所述区域位置和所述待补偿浓度对所述注入角度进行修正。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述将完成掺杂后的区域进行退火处理，包括：将所述硅衬底置于预定的退火温度环境中，按照在纯氧环境中退火第一时长、在湿氧环境中退火第二时长、在干氧环境中退火第二时长的顺序进行退火处理。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。
9.一种集成电路器件，其特征在于，所述集成电路器件包括通过如权利要求1至7中任一项所述的方法所形成的PN结。 说明书 : 基于离子注入的PN结形成方法、存储介质和集成电路器件技术领域[0001] 本申请涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种基于离子注入的PN结形成方法、存储介质和集成电路器件。背景技术[0002] 在二极管、三极管等集成电路器件的制造过程中，会涉及到基区扩散的工艺。传统的基区扩散方法是采用固态氮化硼扩散，其整体装置如下图1所示，将氮化硼源片与硅片相间地放置于石英舟的V型槽上，并保持平行。用高纯度的N2保护，利用杂质源表面，挥发出杂质蒸汽，在高温下经过一系列化学反应，杂质原子向片内扩散，形成PN结。[0003] 具体做法是：在扩散温度下（930℃ 960℃）通氧10 30分钟，使表层氮化硼与氧气~ ~反应生成三氧化二硼。随后放入正片与样片，三氧化二硼与硅在高温下发生反应，产生硼和氧化硅，而生成的硼就会因为高温的缘故向硅片内部扩散。[0004] 目前的工艺中，基区再扩散的过程本身需要高温处理，故易导致材料损坏，同时也需要消耗大量的能量，又因为工艺操作时是人为手动操作，所以固态源饱和的时间和推拉芯片的速度都会因人而异，从而无法对掺杂层进行精准调控。并且由于硼源片之间的均匀性及扩散过程中炉口至炉尾散热程度的不同，导致基区预扩散方块电阻（Ω/□）值无法每次都精确控制在某个特定数值，进而使基区再扩散的湿氧时间无法每次都是定值，从而导致无法独立控制结深和浓度，使制造出来的成品的均匀性和重复性受到很大影响，产品良率较低。发明内容[0005] 本申请的目的在于提供一种基于离子注入的PN结形成方法、存储介质和集成电路器件，以解决上述至少一个问题。[0006] 本申请第一方面，提供了一种基于离子注入的PN结形成方法，该方法包括：[0007] 在经过光刻后的硅衬底上确定待掺杂区域和需要掺杂的标准浓度和标准深度；[0008] 通过质量分析器从杂质源B2H6中筛选出B3+；[0009] 通过第一离子注入机按照对应的剂量和能量将所述B3+注入至所述待掺杂区域；[0010] 将完成掺杂后的区域进行退火处理，形成初始PN结；[0011] 计算所述初始PN结中的各个掺杂区域的实际浓度、实际深度与标准浓度、标准深度的误差，将误差超过误差阈值的掺杂区域作为待补偿区域；[0012] 对所述待补偿区域进行B3+再次注入；[0013] 对B3+再次注入后的区域进行再次退火处理，形成PN结。[0014] 在其中一个实施例中，所述通过第一离子注入机按照对应的剂量和能量将所述B3+注入至所述待掺杂区域，包括：[0015] 根据所述标准浓度和标准深度确定注入次数和每次注入的浓度和剂量；[0016] 通过第一离子注入机按照所确定的次数、浓度和剂量对所述待掺杂区域进行B3+注入。[0017] 在其中一个实施例中，所述通过第一离子注入机按照对应的剂量和能量将所述B3+注入至所述待掺杂区域，包括：[0018] 根据所述标准浓度和标准深度确定所述待掺杂区域内的每个位置的注入角度；[0019] 通过所述第一离子注入机对所述待掺杂区域内的位置按照对应的注入角度和对3+应的剂量和能量将所述B 注入至所述待掺杂区域。[0020] 在其中一个实施例中，在所述第一离子注入机从所述待掺杂区域的第一端相对运动到第二端时，所述注入角度逐渐增大，且在所述第一端对应的注入角度小于90°，处于第二端的注入角度大于90°，所述注入角度为离子注入方向与硅衬底相对于所述第一离子注入机的移动方向所形成的夹角。[0021] 在其中一个实施例中，所述第一离子注入机从所述待掺杂区域的第一端相对运动到第二端时，所发射出来的剂量和能量保持恒定。[0022] 在其中一个实施例中，所述方法还包括：获取历史待补偿区域的区域位置和待补偿浓度；基于所述区域位置和所述待补偿浓度对所述注入角度进行修正。[0023] 在其中一个实施例中，所述对所述待补偿区域进行B3+再次注入，包括：[0024] 根据所述待补偿区域所需注入的补偿浓度确定第二离子注入机所使用的补偿剂量、补偿能量和与所述硅衬底的注入距离；[0025] 通过所述第二离子注入机在处于所述待补偿区域的距离为所述注入距离下，向所3+述硅衬底垂直注入所述补偿剂量和补偿能量的B 。[0026] 在其中一个实施例中，所述将完成掺杂后的区域进行退火处理，包括：[0027] 将所述硅衬底置于预定的退火温度环境中，按照在纯氧环境中退火第一时长、在湿氧环境中退火第二时长、在干氧环境中退火第二时长的顺序进行退火处理。[0028] 本申请第二方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行时使所述处理器执行本申请任一项实施例中所述的方法。[0029] 本申请第三方面，提供了一种集成电路器件，所述集成电路器件包括通过本申请任一项实施例中所述的方法所形成的PN结。[0030] 与现有技术相比，本申请的有益效果包括：[0031] 本申请中的基于离子注入的PN结形成方法、存储介质和集成电路器件，通过针对初次形成的PN结的待掺杂区域进行实际浓度、实际深度检查，确定出待补偿区域，并对待补3+偿区域进行B 再次注入和再次退火处理，使得可以针对不合格的PN结产品进行补偿修复，提高了PN结的合格率，进而提高了产品良率以及产品制造质量。附图说明[0032] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。[0033] 图1为一个实施例中固态氮化硼扩散的结构示意图；[0034] 图2为一个实施例中基于离子注入的PN结形成方法的流程示意图；[0035] 图3为一个实施例中掺杂区域示意图；[0036] 图4为一个实施例中离子注入示意图；[0037] 图5为另一个实施例中离子注入示意图；[0038] 图6为一个实施例中计算初始PN结中的各个掺杂区域的实际浓度的流程示意图。具体实施方式[0039] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。[0040] 本申请所使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。[0041] 比如本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一离子注入机称为第二离子注入机，且类似地，可将第二离子注入机称为第一离子注入机。第一离子注入机和第二离子注入机两者都是离子注入机，但其不是同一个离子注入机。[0042] 再比如本申请所使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。[0043] 在一个实施例中，提供了一种基于离子注入的PN结形成方法。结合图2所示，该方法包括：[0044] 步骤202，在经过光刻后的硅衬底上确定待掺杂区域和需要掺杂的标准浓度和标准深度。[0045] 本实施例中，硅（Si）衬底为需要进行硼离子掺杂，形成PN结的电路器件的组成部分。电路器件可为包括二极管、三极管、八路缓冲器等集成电路上的器件。不同的器件上所需要掺杂的区域面积和位置各不相同。[0046] 具体地，在进行掺杂之前，可首先针对硅衬底进行光刻。其中，光刻的过程包括掩膜制备、硅衬底清洁处理、光刻胶涂敷、预烘焙、掩膜对位、曝光、显像、后烘焙、映射等其中的一个或多个环节。掩膜是制定光刻图案的模板，通常是一块透明的玻璃片上涂有光刻胶。通过利用计算机辅助设计（CAD）软件，制作出期望的图案，然后使用电子束曝光或光刻机将图案转移到掩膜上。通过硅衬底清洁处理，可以去除硅衬底表面的污染物和不均匀性，提供一个适当的表面供光刻胶附着。光刻胶涂敷包括将光刻胶均匀地涂敷在基片表面上。通过预烘焙，可以去除溶剂并使其形成一层均匀的薄膜。掩膜对位包括将掩膜和基片精确对准，确保所需的图案能正确转移到基片上。曝光包括使用光刻机，通过掩膜上的图案将特定光源（如紫外线）照射到光刻胶上，使光刻胶在图案区域发生化学反应。显像是指：将基片浸入显像溶液中，溶解光刻胶中未曝光或已曝光的部分，形成所需的凹槽或图案。通过后烘焙，可进一步固化光刻胶并去除剩余的溶剂。映射包括通过显微镜等工具测量和验证所得到的图案的尺寸和形状是否符合要求。[0047] 本实施例中，根据需要制造的集成电路器件的工艺要求，预先设定了待掺杂的硅衬底需要掺杂的区域（即待掺杂区域），以及相应区域所需掺杂的标准浓度和标准深度。在确定了需要使用该硅衬底所制造的集成电路器件时，可以基于所确定的集成电路器件，确定出对应的待掺杂区域和需要掺杂的标准浓度和标准深度。该待掺杂区域可为如图3所示的区域，针对图中经过光刻后的硅衬底，可以确定其所需掺杂的区域为图中所标注的“掺杂区域”，标准深度为图中对应的“掺杂区域”的深度，掺杂的浓度表示掺杂区域中的硼离子与硅原子的比例，或者在单位体积中，所掺杂的硼离子的原子数。[0048] 举例来说，该标准浓度可为千分之一至十亿分之一的比例，或者掺杂浓度为1014/3 18 3cm 10 /cm，掺杂深度（PN结的深度）比如可以为0.1微米 10微米等。[0049]~ 步骤204，通过质量分析器从杂质源B2H6中筛选出~B3+。[0050] 本实施例中，选取的杂质源为乙硼烷（B2H6），通过质量分析器利用电磁场对杂质源3+进行离子分离，从该杂质源中筛选出B （三价硼离子）。具体地，可调整质量分析器的磁场和3+电场参数，使得B 离子能够与其他离子分离，并沿特定路径传输至后续的处理环节。[0051] 步骤206，通过第一离子注入机按照对应的剂量和能量将B3+注入至待掺杂区域。[0052] 本实施例中，筛选出来的B3+离子随后被引导至第一离子注入机。在第一离子注入3+机中，根据预定的掺杂剂量和能量参数，精确控制离子束的强度和方向，从而使B 离子能够均匀地注入到硅衬底的待掺杂区域，并达到所需要的标准浓度和标准深度。[0053] 如图4和图5所示，硼离子注入到硅衬底中时，会与硅原子碰撞而产生能量，能量耗尽时，硼离子就会停留在硅衬底中某位置。硼离子通过与硅原子的碰撞将能量传递给硅原子，使得硅原子成为新的入射粒子，新入射粒子又会与其他硅原子进行碰撞，形成连锁反应，从而完成掺杂。[0054] 其中，离子注入机注入的剂量决定了待掺杂区域的浓度，而注入的能量决定了离子的射程，即在待掺杂区域的深度。在注入之前，预先设定了待掺杂区域、标准浓度和标准深度等其中的一种或多种需求与注入的剂量、能量以及注入角度、移动速度等其中的一种或多种参数之间的关联关系。基于该关联关系，可以确定出在各个位置下，需要注入的剂量、能量、以及第一离子注入机与硅衬底之间的相对位置，并控制第一离子注入机的束流密2度、注入角度和扫描方式，以保证掺杂的均匀性和深度。比如，注入剂量为1.0E14ion/cm 、2 2 2 2 22.0E14ion/cm 、2.5E14ion/cm 、3.0E14ion/cm 、4.0E14ion/cm 、5.0E14ion/cm 、2 2 2 2 25.5E14ion/cm、6.0E14ion/cm、7.0E14ion/cm、8.0E14ion/cm 、10.0E14ion/cm 等剂量；注入能量为50Kev、100Kev、200Kev、300Kev、400Kev、500Kev等能量。[0055] 可选地，注入过程中，可以是由第一离子注入机发生运动，实现对待掺杂区域的注入，也可以是由硅衬底发生运动，或者是第一离子注入机与硅衬底均产生运动，以此来实现待掺杂区域中各个位置的注入。[0056] 在一个实施例中，该注入的剂量表示针对粒子注入机进行注入时所设定的剂量，其可为平均剂量，也可以为固定剂量；注入的能量表示针对粒子注入机进行注入时所设定的能量，其可为平均能量，也可以为固定能量。当为平均能量时，处于各个位置下的设定注入能量不变；当为固定剂量时，处于各个位置下的设定注入剂量不变。[0057] 当为平均剂量时，在不同的位置下的设定注入剂量可以基于该平均剂量进行微调，比如在某个待掺杂区域的位置下，对应的设定注入剂量可处于该平均剂量‑微调剂量~平均剂量+微调剂量的范围之内。当为平均能量时，在不同的位置下的注入能量可以基于该平均能量进行微调，比如在某个待掺杂区域的位置下，对应的注入能量可处于该平均能量‑微调能量 平均能量+微调能量的范围之内。其中，该微调能量和微调剂量为预先设定的固~定数值。系统可以根据实际经验和/或历史注入结果，设定在各个位置下的注入能量和注入剂量，从而使得最终所形成的掺杂区域的实际浓度和实际深度达到标准浓度和标准深度。[0058] 通过设定微调能量和微调剂量，使得在各个位置下的设定注入能量和设定注入剂量可以进行微调，提高了离子注入的灵活性，可以根据实际情况、经验以及历史注入结果进行灵活调整，尽量提高作业灵活性。[0059] 步骤208，将完成掺杂后的区域进行退火处理，形成初始PN结。[0060] 本实施例中，离子注入会对晶格造成损伤，尤其是当注入剂量较大时，晶片会由单晶变为非晶，故而需要进行退火来修复晶格缺陷。比如图4所示，图4中的左图为退火处理前的晶片状态，可以发现存在部分晶格存在缺陷，图4中的右图为退火处理后的状态，可以发现，其晶格被修复。[0061] 具体地，可以控制退火的时长和温度，以及退火环境，形成处理PN结，使得获得的硅片其漏电流、击穿电压等满足后续要求。[0062] 在一个实施例中，步骤208包括：将硅衬底置于预定的退火温度环境中，按照在纯氧环境中退火第一时长、在湿氧环境中退火第二时长、在干氧环境中退火第二时长的顺序进行退火处理。[0063] 其中，退火温度、第一时长、第二时长、第三时长可为根据工艺要求以及待掺杂区域、标准浓度和标准深度所确定的温度和时长，不同的待掺杂区域、标准浓度、标准深度对应的时长和退火温度不一定相同。[0064] 在获取了待掺杂区域和需要掺杂的标准浓度和标准深度之后，可以确定出对应的退火温度、第一时长、第二时长以及第三时长。举例来说，针对该集成电路器件为八缓冲器时，其工艺要求为250‑270Ω/□，基于此所确定出来的硅衬底的待掺杂区域为如图3所示的掺杂区域，所确定出来的退火温度为1050℃，对应的第一时长为5分钟，第二时长为8分钟，第三时长为5分钟。[0065] 通过先进行纯氧环境退火，再进行湿氧环境，最后再进行干氧环境退火，可以提高晶格的修复质量。[0066] 步骤210，计算初始PN结中的各个掺杂区域的实际浓度、实际深度与标准浓度、标准深度的误差，将误差超过误差阈值的掺杂区域作为待补偿区域。[0067] 本实施例中，由于经过退火之后，可以对各个已经掺杂完成的硅衬底进行掺杂区域检查，确定该掺杂区域是否合格，针对不合格的硅衬底进行掺杂补偿。具体地，可测量出待掺杂区域中所注入的硼离子的实际浓度和实际深度，实际浓度、实际深度与标准浓度、标准深度的误差。当误差超过对应的误差阈值时，将对应位置作为相应的待补偿区域，当待补偿区域的区域面积超过预设第一面积阈值时，则确定需要对该硅衬底进行补偿。[0068] 其中，可通过电化学电容电压谱法直接或间接地测量出掺杂区域内的各个位置下的实际浓度和实际深度。该第一面积阈值为预先设定的适合采用离子注入机进行补偿的最小面积。系统可预先设定相应的误差阈值和第一面积阈值。[0069] 具体地，误差包括第一误差和第二误差。可比较掺杂区域内，各个位置下的实际浓度和标准浓度之间的第一误差，比较该实际深度与标准深度之间的第二误差，基于该第一误差和第二误差确定是否需要对其进行补偿。第一误差体现了实际浓度与标准浓度之间的差异性大小，第二误差体现了实际深度与标准深度之间的差异性大小。[0070] 可选地，第一误差=标准浓度‑实际浓度；第二误差=标准深度‑实际深度。误差阈值同样可包括与第一误差相对应的第一误差阈值，以及与第二误差相对应的第二误差阈值。[0071] 其中，当存在任何一个位置处的误差超过对应的误差阈值时，则判定对应的位置为待补偿位置。或者，当两个误差均超过对应的误差阈值时，判定对应的位置为待补偿位置。[0072] 可选地，针对识别出来的待补偿位置，可将相连的待补偿位置进行集合，形成待补偿区域。可以理解地，同一个硅衬底上的待补偿位置以及待补偿区域均可以包括多个。当存在任意一个待补偿区域的区域面积超过对应的第一面积阈值时，则确定需要对该硅衬底进行再次离子注入，执行下述的步骤212。否则，无需进行再次离子注入。[0073] 步骤212，对待补偿区域进行B3+再次注入。[0074] 本实施例中，针对上述识别出来的待补偿区域，可以对其进行B3+再次注入，从而对该PN结进行优化，提高产品合格率。[0075] 可选地，针对B3+再次注入，可以通过上述的差值确定出各个需要再次掺杂的位置的补偿浓度和补偿深度，进而根据该补偿浓度和补偿深度所需的补偿剂量和补偿能量。通3+过质量分析器从杂质源B2H6中筛选出B ，利用对应的离子注入机按照对应的补偿能量和补3+偿剂量向对应位置进行B 再次注入。[0076] 可选地，所使用的离子注入机可为不同于第一离子注入机的第二离子注入机。步骤212包括：根据待补偿区域所需注入的补偿浓度确定第二离子注入机所使用的补偿剂量、补偿能量和与硅衬底的注入距离；通过第二离子注入机在处于待补偿区域的距离为该注入3+距离下，向硅衬底垂直注入补偿剂量和补偿能量的B 。[0077] 由于B3+再次注入所需的能量和剂量通常远小于第一次B3+注入时的能量和剂量，3+ 3+因此，可以更换可以发生更小剂量的第二离子注入机来进行B 再次注入。且在第一次B 注入时，第一离子注入机可以对各个硅衬底进行批量处理，从而提高作业效率，而批量处理完3+ 3+成后，并非所有的硅衬底均需要进行B 再次注入，以及需要进行B 再次注入的各个硅衬底所需的补偿浓度和补偿深度均一不定相同，因此，需要针对各个需要掺杂补偿的硅衬底进3+行个性化处理，此时可通过第二离子注入机进行B 再次注入。通过利用第二离子注入机，按照待补偿区域的区域面积以及补偿深度和补偿浓度中的一种或多种参数，确定出第二离子3+注入机的离子束的强度和方向，以及第二离子注入机与硅衬底之间的注入距离，从而使B离子能够按照需求注入至对应的位置，使得再次注入后的掺杂区域能够达到所需要的标准浓度和标准深度。[0078] 进一步的，针对待补偿区域的注入角度，可以以垂直的方式进行注入，还可以根据该待补偿区域内各个位置对应的补偿浓度和补偿深度来确定合适的注入角度，并按照对应3+的注入角度来对待补偿区域进行B 再次注入。[0079] 在一个实施例中，检测待补偿区域的单个区域面积，当单个区域面积不超过预设3+第二面积阈值时，以垂直注入的方式向待补偿区域中对应的单个区域进行B 再次注入。当单个区域面积超过第二面积阈值时，根据待补偿区域的单个区域中各个位置下的补偿浓度和补偿深度，根据该补偿浓度和补偿深度计算出对应的注入角度，并根据该注入角度对单3+个区域进行B 再次注入。[0080] 其中，该第二面积阈值为预先设置的合适大于第一面积阈值的数值，当待补偿区3+域的面积过小时，则无需考虑对其进行注入角度调整，直接以垂直注入的方式进行B 再次注入，而当其面积超过第二面积阈值时，则可以对注入角度进行调整，使得根据调整后的注入角度，按照所设定的合适的距离，将所需的补偿剂量和补偿能量精准地注入至待补偿区域。[0081] 步骤214，对B3+再次注入后的区域进行再次退火处理，形成PN结。[0082] 本实施例中，与步骤208类似，针对再次退火处理，可根据该待补偿区域、补偿浓度、补偿深度确定出对应退火的时长和温度等参数，并按照所确定的环境和温度等参数来进行退火，使晶格恢复，形成PN结形成。[0083] 本申请中的基于硼离子进行基区注入的PN结形成方法，通过针对初次形成的PN结3+的待掺杂区域进行实际浓度、实际深度检查，确定出待补偿区域，并对待补偿区域进行B 再次注入和再次退火处理，使得可以针对不合格的PN结产品进行补偿修复，提高了PN结的合格率，进而提高了产品良率以及产品制造质量。[0084] 在一个实施例中，步骤206包括：根据标准浓度和标准深度确定注入次数和每次注入的浓度和剂量；通过第一离子注入机按照所确定的次数、浓度和剂量对待掺杂区域进行3+B 注入。[0085] 具体的，系统可以获取之前的PN结形成记录信息，基于该记录信息统计出在不同的掺杂区域面积、标准浓度和标准深度在不同的扫描（注入）次数下第一平均误差大小，并确定出各种掺杂区域面积、标准浓度和标准深度下对应的第一平均误差最小的次数，形成掺杂区域面积、标准浓度和标准深度与注入次数的关联关系。完成一次注入时，即完成了对待掺杂区域中的所有位置的一次注入。[0086] 进一步地，从该记录信息中查询出在针对相同的扫描次数中，针对相同的掺杂区域面积、标准浓度和标准深度的工艺要求下，采用不同的剂量和能量注入所形成的第二平均误差，并将所形成的第二平均误差最小的注入所对应的剂量和能量与该掺杂区域面积、标准浓度和标准深度建立关联关系。[0087] 基于该两种关联关系，可以确定步骤202中的待掺杂区域、标准浓度和标准深度对应的注入次数，以及每次注入下的浓度和剂量。[0088] 举例来说，所确定的注入次数为3次，第一次注入的能量为50KeV，剂量为2E14ion/2 2cm；第二次注入的能量为100KeV，剂量为2E14ion/cm；第三次注入的能量为50KeV，剂量为22E14ion/cm。同样地，每次注入的能量可为上述的固定能量或平均能量，每次注入的剂量可为上述的固定剂量或平均剂量。[0089] 本实施例中，可对基于标准浓度和标准深度设定需要扫描（注入）的次数，以及每次扫描时所需要使用到的能量和剂量，使得按照对应次数扫描完之后，到达的实际深度和实际浓度尽量接近标准深度和标准浓度。[0090] 在一个实施例中，步骤206还包括：根据标准浓度和标准深度确定待掺杂区域内的每个位置的注入角度；通过第一离子注入机对待掺杂区域内的位置按照对应的注入角度和3+对应的剂量和能量将B 注入至待掺杂区域。[0091] 本实施例中，除了注入能量和注入剂量会对掺杂浓度和掺杂深度存在影响之外，离子注入机与待掺杂区域之间的位置关系也会对掺杂浓度和掺杂深度造成影响。[0092] 具体地，该位置关系包括离子注入机与待掺杂区域之间的距离以及注入角度。该注入角度为离子注入方向与硅衬底相对于第一离子注入机的移动方向所形成的夹角。如图5所示，其中的X方向表示离子注入机的注入方向，Y方向表示硅衬底相对于离子注入机的移动方向，两者所形成的夹角A即为该注入角度。[0093] 可选地，在一次注入的过程中，离子注入机和硅衬底之间的距离和注入方向为均可为固定值或者可以调整的数值。举例来说，该距离可为固定的距离，而该注入方向可固定为90°，即注入反向和扫描方向垂直。或者该距离为固定距离，而该注入方向为可以调整的方向，并且随着扫描的位置而改变。[0094] 由于注入的硼离子与硅原子之间会产生碰撞，为了提高注入浓度和注入深度的一致性和均匀性，且防止硼离子在掺杂区域边缘横向扩展至非掺杂区域，可以调整入射方向的角度，使得入射方向并非在所有位置都保持与硅衬底的相对移动相仿垂直。[0095] 具体地，在第一离子注入机从待掺杂区域的第一端相对运动到第二端时，注入角度逐渐增大，且在第一端对应的注入角度小于90°，处于第二端的注入角度大于90°。[0096] 其中，可设定一个偏转角，使得在处于待掺杂区域的边缘位置时，注入角度=90°‑偏转角，或注入角度=90°+偏转角。偏转角的大小可为1°10°等任意合适的数值。具体地，该~偏转角可以根据待掺杂区域、标准浓度和标准深度等其中的一种或几种参数而确定，比如所确定的偏转角可为3°、4°、5°、6°等数值。当处于待掺杂区域的第一端运动到第二端时，位于第一端位置处的注入角度=90°‑偏转角，位于第二端位置处的注入角度=90°+偏转角，在处于第一端和第二端的中间位置处，该注入角度=90°。在运动过程中，根据运动速度调整注入角度的变化速度，比如可以使得在从第一端相对移动到达第一相对距离时，注入角度的变化值大小刚好等于该偏转角大小，处于第一相对距离下的位置处的注入角度=90°。并保持注入角度为90°持续运动第二相对距离后，时注入角度开始继续增加，直至到达第二端对应的位置时，注入角度=90°+偏转角，其中，第二相对距离对应的位置与第二端对应的位置之间的距离=第一相对距离。第一相对距离不超过待掺杂区域的第一端至第二端之间的距离的一半，其大小可以为预设的固定数值，也可以为根据偏转角、移动速度、待掺杂区域、标准浓度和标准深度等其中的一种或几种参数而确定的数值。其中，注入角度可以通过调整离子注入机的注入方向，和/或调整硅衬底的方向来实现注入角度的调整。比如在离子注入机与硅衬底的相对移动过程中，保持离子注入机的注入方向不变，而仅调整硅衬底的方向和高度，来实现对注入角度的调整。比如以离子注入机和硅衬底处于上下位置的关系来说，可以使硅衬底的其中一端升高或者降低一定的距离，从而实现对注入方向的调整。[0097] 在一个实施例中，在第一离子注入机从待掺杂区域的第一端相对运动到第二端时，所发射出来的剂量和能量保持恒定。在一次该相对运动过程中，所设定的发射出来的剂量为固定剂量，所设定的发射出来的能量为固定能量。[0098] 本实施例中，在注入过程中，还可以调整离子注入机和硅衬底之间的距离和角度，通过仅调整距离和角度，而保持设定的剂量和能量不变，来使得待掺杂区域中实际浓度、实际深度更加接近标准浓度、标准深度，以提高产品良率。[0099] 在一个实施例中，上述方法还包括：获取历史待补偿区域的区域位置和待补偿浓度；基于区域位置和待补偿浓度对注入角度进行修正。[0100] 本实施例中，系统还可以根据历史补偿区域和待补偿浓度，来将对应位置下的注入角度进行优化，从而使得根据优化后的注入角度来对后续的硅衬底进行注入，使得尽量3+避免产生B 再次注入以及再次退火，进一步提高产品的作业效率。[0101] 在一个实施例中，如图6所示，计算初始PN结中的各个掺杂区域的实际浓度，包括：[0102] 步骤602，获取各个位置下的初始掺杂浓度，将初始掺杂浓度作为当前掺杂浓度。[0103] 本实施例中，可以将处于待掺杂区域内的各个位置下的标准浓度作为该初始掺杂浓度，将处于待掺杂区域外的各个位置下的初始掺杂浓度设置为0。以该初始掺杂浓度为基准，对掺杂浓度进行迭代更新，通过多次迭代更新，从而计算出对应位置下的实际浓度。[0104] 具体地，记在位置r下的初始掺杂浓度N0(r)。第i次迭代后的计算出来的掺杂浓度为Ni(r)。[0105] 步骤604，确定对应位置下的掺杂基础函数和叠加系数。[0106] 步骤606，基于基础函数和叠加系数计算掺杂浓度变化值。[0107] 其中，可以设定基础函数fk(r)=δ(r‑rk)，δ为Dirac‑delta函数。叠加系数具有多个，记第k个叠加系数为ak。针对每次设定的当前掺杂浓度，系统可以通过相应的浓度测量设备测量出来的数据计算出对应的基础函数fk(r)和叠加系数ak。[0108] 其中，该掺杂浓度变化值可以表示为基础函数和叠加系数的线性叠加。可以根据公式 计算出来掺杂浓度变化值Nc(r)，K为叠加系数的总数。[0109] 具体地，预先获取试验测量的硅衬底不同位置下的电容‑电压数据 ，其中，i=1，2，3……M，表示测量次数；Vi表示进行第i次测量时探针的电位，Pi表示第i次测量下的探针差分电容。[0110] 以当前掺杂浓度为基准，通过测量设备测量硅衬底不同位置下的电容‑电压数据3+，基于该数据来计算出硅衬底材料内部B 的准确位置。通过每次迭代测量出来的，并结合 ，通过反演算法，可以计算出基础函数和叠加系数，并基于此得到各个位置下的实际浓度。[0111] 其中，预先设置或计算出了测量设备对应的掺杂灵敏度函数，掺杂灵敏度函数为器件内部位置r的函数，用于体现微分电容对不同位置掺杂变化的敏感程度。基于该掺杂灵敏度函数，可以根据公式 计算出标量乘积 ，其中，Ω表3+示B 在硅衬底上的掺杂区域，掺杂区域是确定的，该公式即表示针对整个掺杂区域内基础函数fk(rk)与掺杂灵敏度函数 的乘积求定积分，fk(rk)表示处于第k个叠加系数下的基础函数。再结合公式 计算出叠加系数ak，然后利用公式得到掺杂浓度变化值Nc(r)。[0112] 步骤608，基于掺杂浓度变化值对当前掺杂浓度进行迭代，并对当前掺杂浓度进行更新。[0113] 其中，Ni+1(r)=Ni(r)+Nc(r)。可以将掺杂浓度变化值Nc(r)和当前迭代下的掺杂浓度Ni(r)进行叠加，得到的数值Ni+1(r)作为新的当前掺杂浓度（即下一次迭代时所使用的掺杂浓度），并确定是否需要进行继续迭代。[0114] 步骤610，检测是否满足迭代终止条件，若是，则执行步骤612，否则，返回执行步骤604。[0115] 本实施例中，可以检测所计算出来的当前掺杂浓度是否收敛，当趋于收敛时，可以终止迭代，或者检测当前的迭代次数是否达到迭代次数阈值，若是，则同样可以终止迭代。若不收敛，或者未达到迭代次数阈值，则使i=i+1，并返回步骤604，根据更新后的当前掺杂浓度继续进行迭代。[0116] 步骤612，将最新的当前掺杂浓度作为对应位置下的实际浓度。[0117] 在确定出各个位置下的浓度之后，基于该浓度即可以确定出掺杂深度，比如在确定出掺杂浓度为0的位置时，则可以根据该位置与硅衬底之间的距离计算出对应的实际深度。[0118] 在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述各方法实施例中的步骤。[0119] 在一个实施例中，还提供了一种集成电路器件，该集成电路器件包括通过上述各方法所形成的PN结。举例来说，该集成电路器件可为二极管、三极管、八路缓冲器等集成电路上的器件。[0120] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。[0121] 此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

专利地区：甘肃

专利申请日期：2024-08-06

专利公开日期：2024-10-29

专利公告号：CN118588542B